[發明專利]用于液體的離子傳感器及其制造方法

無效

• 申請號: 200680056743.4
• 申請日: 2006-11-21
• 公開（公告）號: CN101568828A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 史蒂文·施塔爾;揚·弗洛里斯;阿爾貝特·范登堡
• 申請（專利權）人: 麥迪美特控股有限公司
• 主分類號: G01N27/447
• 分類號: G01N27/447;G01N27/40;G01N33/49
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司
• 代理人: 李 宓

技術領域

本發明涉及生物、化學、工業或環境樣品中帶電粒種的傳感器。特別 地，本發明涉及用于測量樣品如血液中的帶電粒種濃度，特別是離子濃度 如鋰離子濃度的方法和傳感器。本發明也涉及用于制造這種傳感器的方 法。

背景技術

無機離子是生命的基本需求，并發現其大量存在于飲用水、血液和有 機體的每個細胞中以及環境中。例如，細胞內部和外部的許多離子如鈉、 鉀、鎂和鈣的濃度對任何生物機體來說是必不可少的。因此，動物和人類 的血液和血細胞中的離子濃度對大量機體功能也是非常重要的。

通常，鋰是存在血漿中的痕量元素，但可將它用作藥物來治療兩極性 精神障礙癥。據估計，全世界超過一百萬的人在日常用藥中攝取鋰。使用 鋰的缺點是極低的治療指數，即毒性濃度和治療濃度之間的比值。大部分 病人對0.4～1.2mmol/L鋰濃度的血漿反應很好，而在1.6mmol/L以上的鋰 濃度發生毒性作用。長時間的高鋰水平血液甚至可以導致神經系統的永久 性損傷，乃至死亡。因此，在治療中監控鋰濃度是必要的，每兩個月進行 定期檢查以將鋰數量保持在期望水平。

為了避免操作者大量的手動處理，通常使用離子選擇性電極(ISEs) 來自動測量血液參數。這些離子選擇性電極是快速的并能提供大的動態量 程，但是，它們的響應是對數形式且對鋰所需要的高選擇性也是一個問題。 此外，在鋰中毒的情況下，需要一種血液分析的快速方法。目前，靜脈血 樣品必須通過特殊訓練的人員從病人抽取并運送到中心實驗室，在進行測 量之前需要除去血細胞。這一方法要花費45分鐘。為了減少樣品處理時 間并能就地測量，使用離子敏感的場效應晶體管的小型裝置可用來測定全 血中鉀濃度和鈉濃度，如手握分析器。然而，這種分析器并不用于鋰測量， 因為與較小濃度的鋰離子相比，存在高基底濃度的其他帶電粒種，特別是 鈉離子。

全血中鋰的直接測定和血漿中無機陽離子的測定已經描述和顯示在E. Vrouwe等Electrophoresis?2004，25，1660-1667和Electrophoresis?2005，26， 3032-3042中。使用確定樣品載荷的微芯片毛細管電泳(CE)并應用層析柱 偶聯原理，測定一滴全血中的堿金屬。指刺(finger?stick)收集的血液傳 送到芯片上，無需浸出或除去組分。無需樣品預處理就能夠測定來自鋰治 療病人的血漿中的鋰濃度。使用具有導電率檢測的微芯片，已經在 140mmol/L的鈉基質中獲得了0.1mmol/L的鋰檢測極限。

在這些公開內容中，血樣的組分在微通道內部電泳分離。雙T型注射 幾何結構用來選擇關心的離子組分并將它們導向檢測電極。

在這些系統中，樣品載荷不得不清楚限定以保證血漿組分正確分離在 雙T幾何結構中。此外，雙T幾何結構應用起來復雜并不很適合容易地使 用這些應用。

發明內容

本發明提供了一種用于樣品中帶電粒種濃度的測量方法，所述樣品具 有多種類型的帶電粒種和至少一種不溶組分。該方法包括：提供樣品在部 分可滲透層的表面上；使樣品的組分穿過該部分可滲透層進入通道；并將 組分分離成部分，使得至少一個部分的每個基本上包含所述多種類型的帶 電粒種中的單一種類；且確定所述至少一個部分中的電荷濃度。

因此，本發明提供了一種方法，用于將樣品特別是生物樣品如血漿分 離成部分，每部分包含基本上一種或一組帶電粒種，并隨后確定該部分中帶 電粒種的濃度。

本發明也提供了一種樣品中帶電粒種濃度的測量裝置，所述樣品包括 多種類型的帶電粒種和至少一種不溶組分，該裝置包括至少一個帶有至少 一個開口的通道，覆蓋所述至少一個開口的部分可滲透層，沿開口每側至 少一個通道上排列的至少兩個電泳電極，以及用于測量至少一個通道內至 少一種帶電粒種的至少一個傳感器。

該方法和裝置特別適用于測量生物樣品如血漿的離子濃度。測量的離 子包括但不限制于鈉、鉀、鎂、鈣等。在本發明的一個應用中，樣品也可 包含鋰。這種情況下，優選的待測量離子是鋰，但也可以是樣品中存在的 其他離子。本發明同樣適用于其他帶電粒種，例如脂類、DNA或其他高分 子電解質或電荷傳送聚合物。

相對于第二種多種類型的帶電粒種，第一種多種類型的帶電粒種的濃 度是能夠確定的。第一種帶電粒種可以是鋰離子，第二種帶電粒種可以是 鈉離子，因此能夠確定樣品中鋰與鈉離子之間的比值。